Рассеяние - мандельштам
Cтраница 3
Кроме того, Гримздич и Рамдас [1.69] измерили отношение поперечного сечения рассеяния Мандельштама - Бриллюэна к поперечному сечению комбинационного рассеяния света в алмазе. Поперечное сечение рассеяния Мандельштама - Бриллюэна можно определять через хорошо известные пьезооптические постоянные. [31]
Сателлит с частотой со - Q называется стоксовым, а с co Q - антистоксовым. Они являются компонентами рассеяния Мандельштама - Бриллюэна. [32]
Известно, что рассеяние Мандельштама - Брнллюэна может успешно использоваться для изучения акустических фононов в газах, жидкостях и твердых телах. В настоящей главе будут рассмотрены особенности рассеяния Мандельштама - Брил-люэна в полупроводниках. Скорость звука непосредственно определяется из сдвига частоты рассеянного света, следовательно, с помощью рассеяния Мандельштама - Бриллюэпа могут изучаться упругие постоянные и анизотропия скорости звука, релаксационные процессы, фазовые переходы и различные виды взаимодействий акустических фононов с другими низкочастотными возбуждениями. Ширина линии рассеянного света, которая может быть определена с помощью спектрометров высокого разрешения, дает информацию-о затухании акустических фононов вследствие энгармонизма, взаимодействия с носителями, структурных релаксационных явлений и других возможных механизмов. Интенсивность рассеяния света и правила отбора характеризуют взаимодействие фононов с электронными возбуждениями, которые ответственны за оптические свойства вещества, и связаны с характеристиками различного вида пьезо - и акусто-оптических приборов. [33]
Теории акустоэлектрического взаимодействия при малом сиг-пале могут быть проверены посредством исследований влияния носителей и электрических полей на тепловые фононы. Для этой целя несколькими авторами было использовано рассеяние Мандельштама - Бриллюэна. Пайн [6.10] измерил скорость и затухание продольных акустических фононов частоты 35 ГГц в CdS, распространяющихся вдоль оси с. [34]
Конечный диаметр оболочки приводит к дополнительному затуханию, обусловленному тем, что часть электромагнитной энергии распространяется в окружающем волокно покрытии, которое обладает большими потерями. Другие виды потерь вызываются нелинейными оптическими эффектами, вынужденным комбинационным рассеянием и рассеянием Мандельштама - Бриллюэна, которыми в оптических волокнах при низкой мощности света можно, как правило, пренебречь ( см. разд. [35]
 |
Оптический квантовый генератор.| Основные элементы гелий-неонового лазера. 1 - разрядная трубка. 2. 3 - зеркала. [36] |
В первую очередь следует упомянуть генерацию гармоник, явление вынужденного комбинационного рассеяния и рассеяния Мандельштама - Бриллюэна. Оказалось также сравнительно легко наблюдать томсоновское рассеяние света на электронах плазмы. [37]
Вынужденное Мандельштама - Бриллюэла рассеяние ( ВРМГ. ВС может наблюдаться при еще меньших мощностях накачки, если ширина спектра накачки порядка ширины линии рассеяния Мандельштама - Бриллюэна, к-рая для плавленого кварца составляет величину - 100 Мгц. [38]
Это распределение волновых векторов прямым ебразом связано с частотным распределением рассеянного света через скорость звука. В случае слабого поглощения х /, s - С т), 5, 0 при q - qo (6.20) сводится к простой лорбнлевой функции S ( q - а0 / л [ ( ( / - q aj ], так что дополнительное уширение есть Sao - a0tV Наиболее ясцой иллюстрацией этого уши-рения, вызванного поглощением, являются результаты работы Зандеркока [6.28] по рассеянию Мандельштама - Бриллюэна в Si и Ge при частоте света выше частоты, соответствующей краю оптического поглощения, где х К. Его спектры, полученные с многопроходным интерферометром, представлены на фиг. [39]
Известно, что рассеяние Мандельштама - Брнллюэна может успешно использоваться для изучения акустических фононов в газах, жидкостях и твердых телах. В настоящей главе будут рассмотрены особенности рассеяния Мандельштама - Брил-люэна в полупроводниках. Скорость звука непосредственно определяется из сдвига частоты рассеянного света, следовательно, с помощью рассеяния Мандельштама - Бриллюэпа могут изучаться упругие постоянные и анизотропия скорости звука, релаксационные процессы, фазовые переходы и различные виды взаимодействий акустических фононов с другими низкочастотными возбуждениями. Ширина линии рассеянного света, которая может быть определена с помощью спектрометров высокого разрешения, дает информацию-о затухании акустических фононов вследствие энгармонизма, взаимодействия с носителями, структурных релаксационных явлений и других возможных механизмов. Интенсивность рассеяния света и правила отбора характеризуют взаимодействие фононов с электронными возбуждениями, которые ответственны за оптические свойства вещества, и связаны с характеристиками различного вида пьезо - и акусто-оптических приборов. [40]
Рассмотрение рассеяния Мандельштама - Бриллюэна на основе экситонов - подяритонов [6.34] позволило Брен игу и др. [6.38] предсказать существование некоторых новых типов вол, участвующих в рассеянии при энергиях падающего света выше резонанса со свободными экситонами. Свободный экситон имеет конечную эффективную массу, поэтому фотонно-экситоштый по-ляритон характеризуется пространственной дисперсией, что показано схематически на фиг. При частотах ниже этого резонанса происходит обычное рассеяние Мандельштама - Бриллюэна, обозначенное низшей линией Kz - Kz - В области выше резонанса падающий фотон частоты ш может рассеиваться по четырем каналам и, соответствующим парам волновых векторов Ki - - Ki, K - Ki, Ki - - K i и К2 - К ] - Последние три комбинации соответствуют новым мо-дам, возбуждение которых осуществляется через экситоноподоб-ную ветвь. Представлен только стоксов процесс для рассеяния назад с участием одной фононной ветви. Наклоны линий со стрелками характеризуют фазовые скорости фононов. Исследование этих новых мод может применяться для измерения дисперсии акустических фононов или экситонов в области больших волновых векторов, если дисперсия одних из этих возбуждений известна из независимых измерений. [41]
По-прежнему частотная зависимость в основном обусловлена резонансным знаменателем. Это двух - и трехзонные члены, обсуждавшиеся в гл. На опыте, однако, коэффициент рассеяния Мандельштама - Бриллюэна может возрастать не так сильно, как поглощение. Это ясно видно из фиг. Как показано Лоудопом [6.33], расходимость ое при юг - - ецА не имеет места для модели сферических зон вследствие очень малой плотности электронных состояний. Пайн [6.29] получил, что указанное выше соотношение между ав и j для внутрнзоиного рассеяния сохраняется для модели сферических зон. [42]
Здесь будут описаны экспериментальные установки для исследования рассеяния Мандельштама - Бриллюэна тепловыми фононами. Рассеяние света ультразвуковыми волнами, возбуждаемыми акустоэлектрически или пьезоэлектрически, можно легко наблюдать, используя лазеры или другие источники света, и из угловой зависимости можно определять либо скорость звука, либо частоту рассеянного света при условии, что одна из этих величин известна. Особенно простая, по универсальная установка для подобных исследований была разработана Герро-дом и Брейем [6.7] для изучения резонансного рассеяния Мандельштама - Бриллюэна акустоэлектрическими доменами в GaAs. Тепловое рассеяние Мандельштама - Бриллюэна значительно слабее, так Что используются обычно лазеры и интер-ферометрические спектральные приборы. Для наблюдения рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в полупроводниках вследствие более сильного фона света несмещенной частоты, обусловленного поверхностью кристалла и дефектами, требуются дополнительные изменения. Два высококонтрастных спектрометра, разработанных для этой цели, представлены на фиг. Постоянная предварительного фильтра подбиралась таким образом, чтобы соседние порядки стоксовой и антистоксовой компонент могли перекрываться, и фильтр настраивался на это перекрывание. Инструментальное и конфигурационное уширение линии рассеянного света было сведено к минимуму посредством использования конфигурации рассеяния назад и одномодового лазера. [43]
 |
Схема тонкой структуры линии рассеяния. [44] |
В этом случае физической причиной расщепления является эффект Доплера. Для каждого направления в кристалле имеются две волны, бегущие во взаимно противоположных направлениях. При отражении света от движущегося зеркала частота световой волны изменяется вследствие эффекта Доплера. Расчет, проведенный Брил-люэном, приводит к формуле (23.10), которая носит название формулы Мандельштама - Бриллюэна, а само явление рассеяния на гиперзвуковых волнах называется рассеянием Мандельштама - Бриллюэна. [45]
Страницы: 1 2 3 4